Устройство для заряда емкостных накопителей Советский патент 1979 года по МПК H02J7/04 H05H1/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСТНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ

Изобретение относится к импульсным системам питания, и в частности, к системам питания экспериментальных термоядерных установок типа «Токамак энергоемкостью 3-5 мДж и более.

Известны устройства для неуправляемого заряда конденсаторов, содержащие вентильный преобразователь и резистор в зарядной цепи 1.

Основным недостатком этих устройств является их малая экономичность, связанная с большими потерями мощности в зарядном резисторе. Указанный недостаток устраняется в устройствах, обеспечивающих постоянство зарядного тока за счет соответствующего регулирования преобразователя с помощью отрицательной обратной связи по току.

Известно устройство для заряда емкостных накопителей, содержащее управляемый вентильный преобразователь с системой фазового управления, резистор, включенный в цепь заряда, ячейку стабилизации заданного уровня напряжения заряда и датчик напряжения, подключенный параллельно нагрузке, причем один из входов системы фазового управления подключен к выходу ячейки стабилизации, вход которой соединен с выходом датчика напряжения 2.

Управляемый преобразователь в данном

устройстве выполнен в виде неуправляемого выпрямителя, подключенного к вторичной высоковольтной обмотке анодного трансформатора и биполярных тнристорных ключей в его низковольтной обмотке, что, однако, не оказывает никакого влияния на

работу устройства в целом.

Недостатком устройства является его сложность, связанная с наличием датчика тока и ячейки стабилизации тока заряда, осуществляющей функции согласования выхода токового датчика со входом системы фазового управления с одновременным преобразованием сигнала, пропорционального прерывистому току в обмотке трансформатора, в непрерывный сигнал регулирования, пропорциональный среднему выпрямительному току преобразователя. Связанная с этим необходимость использования в ячейке стабилизации тока интегратора со значительной постоянной времени неизбежно приводит к появлению соответствующей задержки В канале обратной связи, что, в свою очередь, является причиной бросков тока в начальный момент заряда батареи. Цель изобретения - упрощение устройства и уменьшение инерционности канала регулирования. Указанная цель достигается тем, что второй вход системы фазового управления подключен к выходу датчика напряжения. Принципиальная схема устройства изображена на чертеже. Управляемый преобразователь 1 с системой 2 фазового управления, соединен с нагрузкой 3 через резистор 4. Один из входов системы фазового управления преобразователем подключен к выходу ячейки 5 стабилизации заданного уровня напряжения заряда, вход которой вместе со вторым входом системы фазового управления подключен к выходу датчика 6 напряжения, установленному параллельно нагрузке. Принцип действия устройства основан на том, что ток заряда конденсатора остается постоянным, если напряжение, приложенное к конденсатору изменяется по линейному закону. Действительно, при U kt.JBAi--t, ij Cf const, TAeUc j,- заданное максимальное напряжение заряда, tj - время заряда конденсатора до напряжения Uewaa, i }.- зарядный ток. Перед началом заряда устанавливается такой угол управления преобразователя 1, чтобы при подаче напряжения на конденсаторе начальный ток, ограниченный сопротивлением защитного резистора 4, был бы равен заданному значению тока заряда. При этом конденсатор начинает заряжаться, напряжение на нем нарастает и на выходе датчика 6 напряжения появляется сигнал регулирования, сдвигающий фазу выходных импульсов системы 2 фазового управления таким образом, что выпрямленное напряжение преобразователя также увеличивается. При условии, что схема фазового управления обеспечивает пропорциональность выпрямленного напряжения преобразователя величине сигнала регулирования и при соответствующем выборе коэффициента передачи датчика 6, напряжения на выходе преобразователя и на конденсаторе будут нарастать по линейному закону, а ток заряда будет постоянным. При достижении напряжением на конденсаторе заданного уровня начинает функционировать ячейка стабилизации заданного уровня напряжения заряда, управляя преобразователем таким образом, чтобы напряжение на конденсаторе оставалость постоянным. В качестве системы 2 фазового управления может быть использовано любое известное устройство управления преобразователем с линейной регулировочной характеристикой. Резистор 4 служит для защиты преобразователя в случае замыкания нагрузки, и его величина выбирается также, как и в известных зарядных устройствах с отрицательной обратной связью по току заряда. Устройство обладает лучщими техникоэкономическими показателями по сравнению с известными устройствами для заряда конденсаторов, благодаря отсутствию в нем датчика тока и ячейки стабилизации тока заряда. Конкретная экономия от внедрения, определяемая стоимостью этих элементов, зависит от мощности зарядного устройства. Кроме того, в данном устройстве, благодаря тому, что нарастание напряжения преобразователя в процессе заряда происходит только за счет сигнала обратной связи от датчика напряжения, практически исключается возможность возникновения аварийных режимов, связанных с нарушением цепи обратной связи, а также возможность появления всплесков тока в начальный момент заряда. В связи с этим может быть достигнута дополнительная экономия за счет упрощения схемы защиты устройства. Испытания макета устройства показали его полную работоспособность. Формула изобретения Устройство для заряда емкостных накопителей, содержащее управляемый вентильный преобразователь с системой фазового управления, резистор, включенный в цепь заряда, ячейку стабилизации заданного уровня напряжения заряда и датчик напряжения, включенный параллельно нагрузке, причем один из входов системы фазового управления подключен к выходу ячейки стабилизации, вход которой соединен с выходом датчика напряжения, отличающееся тем, что с целью упрощения устройства и уменьшения инерционности канала регулирования, второй вход системы фазового управления подключен к выходу датчика напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Техника высоких напряжений. Под ред. Костенко М. В., М., «Высшая школа, 1973, с. 468, рис. 16, 16а. 2.Павлова Т. Н. и др. Зарядное устройство конденсаторной батареи колебательного контура Синтетической хемы. Изд. ВУЗов, «Электромеханика, № 12, 1975, с. 1300- 1303 (прототип).